MEMAHAMI MAKSUD EINSTEIN
MEMAHAMI MAKSUD EINSTEIN
Peringatan satu abad annus mirabilis Einstein berakhir.Cukup banyak kegiatan merayakan tahun lahirnya teori relativitas khusus serta efek fotolistrik yang akhirnya mengantarkan ia menjadi penerima Nobel Fisika tahun 1921.Namun, mungkin, karena dampak psikologis teori relativitas khusus pd masyarakat awam jauh lebih besar, Einstein selalu diidentikkan dgn teori tersebut.
Sisi lain, secara matematis teori relativitas khusus (TRK) mampu dinyatakan dgn persamaan matematis sederhana, tidak seperti teori relativitas umum (TRU) yang menuntut pengetahuan kalkulus tensor yang begitu rumit.Menyadari sambutan masyarakat, Einstein menulis sebuah buku ilmiah populer berjudul Relativitas, Teori Khusus dan Umum.Buku asli ditulis dalam bahasa Jerman pd tahun 1916 dan diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris oleh RW Lawson pd tahun 1920.Buku versi terjemahan ini kemudian diterjemahkan oleh Prof Liek Wilardjo ke dalam bahasa Indonesia.
Buku ini terdiri dari 32 bab kecil yang disusun menjadi tiga bagian.pd bagian akhir diberikan lima lampiran teknis, tetapi menarik bagi pembaca yang ingin mendalami TRK dan TRU.Lampiran kelima baru ditambahkan Einstein pd tahun 1952 yang memaparkan persoalan ruang dari sudut pAndang relativistik.Persoalan ruang ini mencuat karena TRU menyimpulkan bahwa ruang kosong tidak bermakna, persis seperti kerisauan filsuf Descartes dahulu kala.
Alam relativitas
TRK merupakan bagian paling sederhana meski banyak menyita halaman buku ini.Einstein mulai dgn mengembalikan ingatan pembaca pd kemegahan bangunan geometri Euklidesan, yang menggarap definisi "garis lurus" sebagai penghubung dua titik pd benda tegar.Tentu saja pertanyaan tentang "kebenaran" tidak mudah untuk dijawab karena geometri ini disAndarkan pd dalil-dalil sederhana (aksioma) yang sudah dianggap benar.Dalil-dalil lain diperlihatkan mengikuti aksioma ini, sementara anggapan benar itu sendiri disAndarkan semata-mata pd pengalaman yang diakui kurang lengkap.Kini kita mengerti bahwa dua buah titik di permukaan bola tidak dihubungkan secara unik oleh sebuah garis lurus, melainkan oleh sebuah garis lengkung.
Selanjutnya pembaca disuguhi dgn konsep sistem koordinat umum dan Galilean.Yang terakhir ini merupakan "rumah" bagi hukum-hukum mekanika Galilei-Newton.Para pembaca mungkin ingat hukum kelembaman, yaitu suatu benda yang sangat terpencil dari benda-benda lain akan terus berada dalam keadaan rihat atau bergerak dgn kelajuan tetap pd garis lurus.Einstein mengajak pembaca masuk ke alam relativitas melalui eksperimen penumpang kereta api yang menjatuhkan batu ke tepi lAndasan rel.Pelaku tindakan "nakal" ini melihat bahwa batu tersebut bergerak lurus hingga jatuh ke tanah.Namun, pengamat di luar kereta melihat batu bergerak dalam lintasan parabola.Kedua pengamatan berbeda ini menghancurkan konsep sistem koordinat mutlak.Si pelaku menggunakan sistem koordinat dgn kereta api sebagai acuan, sedangkan pengamat di luar menggunakan tepi lAndasan rel sebagai acuan.Eksperimen ini mengantarkan kita pd kesimpulan bahwa konsep ruang yang di dalamnya kita dapat menjelaskan segala bentuk gerak secara unik menjadi semakin kabur dan semakin kehilangan makna.Apa yang masih dapat diterima hanyalah gerak relatif sistem koordinat.
Andaikan masinis menjalankan kereta dgn kecepatan v dan menyalakan lampu lokomotif (yang, jika kita mengabaikan indeks bias udara, memiliki kecepatan c atau sama dgn 300.000 km per detik relatif terhadap lokomotif), pengamat di luar kereta seharusnya mencatat kecepatan cahaya lampu tadi adalah v + c.pdhal eksperimen yang dilakukan oleh De Sitter, seorang astronom BelAnda, memperlihatkan bahwa cepat rambat cahaya selalu sama dgn c, tidak bergantung pd gerak sumbernya.Hal ini sesuai dgn prinsip relativitas: tidak ada kerangka acuan yang diutamakan atau dgn kata lain hukum-hukum fisika di kedua kerangka acuan harus sama.Ketidakcocokan antara kedua pengamatan tadi mendorong Einstein menelaah kembali hasil penelitian Lorentz yang menyimpulkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa selalu sama dgn c.Usaha keras ini mengantarkannya pd transformasi Lorentz, penghubung posisi sebuah titik pd dua kerangka acuan.
Aplikasi transformasi Lorentz melahirkan formula penjumlahan kecepatan yang ternyata sesuai dgn teorema penambahan kecepatan Fizeau.Formula ini membatasi kecepatan total maksimal sebesar c sehingga kecepatan cahaya selalu sama dgn c tanpa mengindahkan gerak sumber.Transformasi Lorentz berhasil memecahkan problem ini, tetapi "biaya" yang harus dibayar tidak murah: waktu haruslah tidak lagi bersifat tegar, melainkan menjadi variabel elastik yang dapat berubah sesuai dgn kecepatan relatif kedua kerangka acuan.Lebih akurat jika dikatakan bahwa waktu tidak lagi memainkan peranan sebagai variabel independen, melainkan telah terkopel ke dalam ruang.Ruang dan waktu bersatu.Rumusan massa dan energi yang sebelumnya terpisah juga menjadi satu, formula E=mc2 dapat langsung diturunkan dari transformasi tersebut.
Warisan ilmiah
Dalam buku ini terasa sekali jika pembahasan TRU kurang memadai karena perumusan matematis nyaris dihilangkan.TRU dimulai dgn mengamati akibat dari konsep massa lembam sama dgn massa gravitasi.Contoh menarik di sini adalah eksperimen gedanken pd seorang pengamat yang berada di ruang kosong, terpencil dari semua benda bermassa.Karena tidak ada medan gravitasi yang bekerja, pengamat ini harus menambatkan diri pd salah satu sisi dinding ruang agar tidak melayang dan membentur dinding lain.Ruang tersebut kemudian secara perlahan ditarik ke atas dgn percepatan tertentu.Tentu saja pengamat mulai merasakan percepatan dan dia (karena tidak mengetahui bahwa ruang itu ditarik dgn suatu percepatan) menyimpulkan adanya medan gravitasi.Jika ia melepaskan sepotong besi, besi itu ia lihat jatuh ke lantai dgn percepatan tertentu.Namun, pengamat di luar ruang akan tersenyum melihat "kekeliruan" yang dibuat pengamat di dalam ruang.
Apa yang diukur oleh pengamat di dalam ruang sebagai massa gravitasi terlihat oleh pengamat di luar sebagai massa lembam.Einstein menyatukan kedua pengamatan tersebut dalam TRU dan menunjukkan bahwa hanya koordinat Gaussan yang tepat untuk itu.Salah satu konsekuensi TRU adalah ramalan gerak perihelion Merkurius sebesar 43 sekon-busur per seratus tahun, suatu fenomena yang sudah teramati setengah abad sebelumnya oleh Leverrier dan Newcomb.Pembelokan cahaya bintang oleh medan gravitasi matahari juga diramalkan oleh TRU.Pembelokan ini dibuktikan oleh astronom Inggris terkenal saat itu.Selain itu, pergeseran merah akibat medan gravitasi bintang yang sangat kuat juga terkuak oleh TRU.
Teori gravitasi Newton menuntut adanya semacam pusat kerapatan jagat raya, sementara pengamatan modern memperlihatkan bahwa kerapatan tersebut relatif konstan.Di sinilah TRU mengambil alih tugas teori Newton karena menurut TRU sifat-sifat geometri ruang tidaklah bebas, tetapi ditentukan oleh materi.
Bagi saya sendiri, buku yang tebalnya "hanya" 198 halaman ini tidak mudah untuk dipahami dgn "sekali baca".Wajar jika Einstein dalam pendahuluannya menyatakan bahwa buku ini menuntut kesabaran dan kemauan keras pembaca.Meski demikian, saya setuju bahwa buku ini merupakan warisan ilmiah yang cukup penting karena ditulis langsung oleh penggagas teori relativitas.
sumber Memahami Maksud Einstein : Kompas.co.id
Memahami Maksud Einstein
